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《东北大学》 2015年
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含挤压油膜阻尼器的柔性转子系统动力学特性研究

王雪玲  
【摘要】:工业旋转机械,特别是航空发动机均向高转速、高柔性方向发展,对设备的精度、速度、容量和工作环境也提出了新的要求。然而设备常常会因通过1阶或高阶临界转速、高温、摩擦、变形、断裂等故障产生较大的振动,进而给机器的正常运行带来更大的安全隐患。随之发展起来对产品进行支撑减振设计如挤压油膜阻尼器减振,也成为转子动力学研究领域中一个重要的课题。这个领域的研究不仅对航空发动机减振有重要的意义,同时也对民用、工业高速转子系统减振设计具有重要意义。本文以一个柔性转子-滚珠轴承-挤压油膜阻尼器支撑系统为研究对象,围绕挤压阻尼器参数及减振性能展开研究,论文的主要研究内容如下:首先,本文建立了滚珠轴承、传统式挤压油膜阻尼器(traditional squeeze film damper,简称 TSFD)、浮环式挤压油膜阻尼器(fluent-ring squeeze film damper with a double layer oil film,简称 FSFDD)、金属橡胶式挤压油膜阻尼器(fluent-ring squeeze film damper with a single oil film,简称FSFDS)模型,并与文献结果进行对比验证本文采用模型的有效性。其次,以某一柔性转子系统为研究对象,基于有限元方法建立其有限元模型,与文献试验结果进行固有特性及升降速过程响应对比验证,验证转子模型的有效性。通过扫频方法对三种挤压油膜阻尼器的固有特性与刚性支撑进行对比验证,再通过求解系统稳态响应和瞬态响应,使用均方根值、功率谱密度、能量谱、傅里叶变换及时域等分析方法研究了三种挤压油膜阻尼器支撑条件下的系统振动响应,并分析了结构参数如弹性支撑刚度、滚珠数目、滚珠轴承间隙、油膜间隙、浮环质量、转子不平衡量等对系统振动响应的影响规律。此外还探讨了角加速度和系统对突加不平衡力在稳态和升降速条件下通过临界1、2阶转速情况下,对系统振动响应的影响。最后,对四种支撑模型的振动特性进行对比验证,分析四种模型在相同的激励条件下,对系统固有特性、系统时域和频域的振动响应进行对比,探讨了四种支撑条件下系统在稳态和升降速条件下对突加不平衡力的衰减能力,揭示了四种支撑模型对系统提供阻尼的能力,并对减振性能进行评估,指出了各支撑情况针对该柔性转子模型的适用范围。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TH113

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